Pilzinfektionen bedrohen die weltweite Lieferkette

04. Mai 2023 – Zuletzt aktualisiert am 09. Mai 2023 um 08:15 GMT

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Ein aktueller Kommentar von Eva Stukenbrock und Sarah Gurr in der Zeitschrift Nature beschrieb die erheblichen Auswirkungen von Pilzinfektionen auf die globale Lieferkette.

Sie wiesen darauf hin, dass Pilze äußerst wirksame Pflanzenzerstörer seien. Sie produzieren eine beträchtliche Menge an Sporen, die bis zu 40 Jahre im Boden verbleiben können. Bei anderen Arten können Sporen Tausende von Kilometern zurücklegen. Ein Pilz, der Weizenstängelrost, kann zwischen Kontinenten reisen.

Auch Pilze können sich sehr effektiv verändern, nicht nur durch sexuelle Rekombination, sondern auch durch Mutationen.

Da diese Pilze so effektiv sind, schädigen sie die Kalorienpflanzen erheblich. In einer Liste aus dem Jahr 2019 wurde enthüllt, dass Pilze die vorherrschenden Krankheiten sind, die alle fünf kalorienreichsten Nutzpflanzen der Welt befallen, wie zum Beispiel Weizen (der jedes Jahr weltweit 18 % der weltweit verbrauchten Kalorien ausmacht).

„Die fünf kalorienreichsten Nutzpflanzen – Reis, Weizen, Mais, Sojabohnen und Kartoffeln – können von Reisbrand, Weizenstängelrost, Maisbrand, Sojabohnenrost und Kartoffelfäule (verursacht durch Wasserschimmel) befallen sein Oomycete)“, sagte Professorin Sarah Gurr von der University of Exeter, die den Kommentar mitverfasst hat, gegenüber FoodNavigator.

Darüber hinaus können Kalorien indirekt beeinflusst werden. Auch Nutzpflanzen wie Bananen und Kaffee, die für viele Länder ein Einkommen darstellen, werden geschädigt, sodass die Menschen überhaupt keine kalorienreichen Pflanzen kaufen können.

„Auch Nutzpflanzen wie Bananen und Kaffee sind anfällig für Pilzinfektionen – das sehen wir heute, da unsere Bananen von der Panama-Krankheit heimgesucht werden“, sagte Gurr.

Die Forscher gehen davon aus, dass Landwirte weltweit zwischen 10 und 23 % ihres Jahresertrags durch Pilze verlieren, weitere 10–20 % nach der Ernte.

Die Verluste bedeuten, dass zwischen 600 und 4.000 Millionen Menschen auf der Welt möglicherweise ein ganzes Jahr lang auf ihre 2.000 Kalorien pro Tag verzichten müssen, die sie hätten haben können, wenn die Pilze nicht wichtige Kalorienpflanzen zerstört hätten. Es wird erwartet, dass die Weltbevölkerung in den nächsten 30 Jahren 9,7 Milliarden Menschen erreichen wird, was das Welternährungssystem zusätzlich belasten könnte.

„Wir sind uns der Krankheiten viel bewusster und müssen uns darüber im Klaren sein, dass Pilze der wichtigste Krankheitserreger bei Pflanzen sind“, sagte Gurr, „während es beim Menschen Viren und bakterielle Krankheiten sind.“

Der Klimawandel verschlimmert das Problem nur. Viele Pilze vermehren sich in heißen Klimazonen, beispielsweise in tropischen Regionen. Aber mit der steigenden Temperatur der Erde wandern diese Pilze in Richtung der Pole.

Tatsächlich wurden kürzlich in England und Irland einige Nutzpflanzen gesichtet, beispielsweise der Weizenstängelrost, der normalerweise nur in tropischen Regionen vorkommt.

Harmlose endophytische Pilze (Pilze, die in Pflanzengeweben leben) könnten bei Temperaturänderungen pathogen werden, da Pflanzen selbst als Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt ihre Physiologie ändern können.

Höhere Temperaturen könnten sogar dazu führen, dass im Boden lebende Krankheitserreger ihren Wirt wechseln, um Menschen oder Tiere zu befallen, so der Artikel in Nature.

Da sich die Landwirtschaft immer weiter ausbreitet und die Nutzpflanzen in größerem Umfang wachsen, kommt es außerdem immer häufiger zu großen Feldern mit Monokulturen. Kanada beispielsweise verfügt über die größte Monokultur der Welt, ein riesiges 14.000 Hektar großes Feld mit genetisch einheitlichem Weizen.

„Seit der grünen Revolution und mit der Notwendigkeit, immer mehr Münder zu ernähren, ist die Landwirtschaft zu einem ‚Großmaßstab‘ geworden – das bedeutet, dass auf einem Hektar Hektar genetisch einheitliche Nutzpflanzen angebaut werden, die durch ein oder zwei Krankheitsresistenzgene und bestimmte Fungizide geschützt sind.“ Gurr hat es uns erzählt.

„Dies hat die Verbreitung und Entstehung neuer aggressiver Stämme der verschiedenen Pilze (große Anzahl, schnelle Lebenszyklen und „Plastik“-Genome) gefördert.“​

Natürlich sind so viele Monokulturen ein Fest für Pilze, die so leicht mutieren und sich an ihre Umgebung anpassen.

Fungizide sind nicht immer eine fantastische Lösung. Viele Fungizide zielen nur auf einen einzelnen Pilzzellprozess ab, was bedeutet, dass die Pilze eine Resistenz entwickeln können.

Der Fungizidmarkt, der zu mehr als 77 % aus drei Fungiziden besteht (den Azolen, den Strobilurinen und den Succinat-Dehydrogenase-Inhibitoren, bei denen es sich allesamt um Antimykotika mit nur einer Angriffsstelle handelt), wird zwischen 2021 und 2021 voraussichtlich jedes Jahr um 4,9 % wachsen 2028, vor allem aufgrund ihres zunehmenden Einsatzes in Ländern mit niedrigem Einkommen.

Es gibt jedoch mehrere Lösungen. Am einfachsten ist es, die Anzeichen einer Pilzinfektion zu erkennen. Initiativen, die Landwirte dazu ermutigen, Anzeichen einer Pilzinfektion zu melden, Initiativen zur Datenerfassung und sogar KI-Tools, die Frühwarnsysteme bereitstellen, können alle dazu beitragen, Ernten zu retten, bevor Infektionen außer Kontrolle geraten.

Gurr stellt die Anzeichen dar, nach denen gesucht werden muss, ob Nutzpflanzen infiziert sein könnten. „Im Feld – Krankheitsherde und gebräuntes Gewebe“, erzählte sie uns. „Nach der Ernte – Qualitätsverfall, zum Beispiel durch den Grauschimmelpilz, den man in Supermärkten sieht (z. B. auf Himbeeren).“​

Eine andere Möglichkeit besteht darin, unseren Fokus weg von Fungiziden auf einzelne Angriffsstellen zu verlagern und stattdessen Fungizide einzusetzen und Verbindungen zu verwenden, die mehr als einen Prozess angreifen können. In einer Studie der University of Exeter aus dem Jahr 2020 wurde ein Molekül gefunden – ein lipophiles Kation (C18-SMe2+) – das Schutz vor der Septoria-tritici-Flecke bei Weizen, der Reisbrandkrankheit bei Reis13 und der Panama-TR4-Krankheit bei Bananen bietet.

Resistenzgene, sogenannte R-Gene, können in Pflanzen gezüchtet werden, um Schutz zu bieten. Während sich Krankheitserreger häufig schnell anpassen, um eine Resistenz gegen ein einzelnes R-Gen in einer Pflanze zu erlangen, kann die Platzierung mehrerer R-Gene in einer Pflanze (was als „Pyramidierung“ oder „Stapelung“ bekannt ist) den Pflanzen ein breiteres Spektrum an Resistenzen verleihen. obwohl dies oft nur von kurzer Dauer ist.

Es gibt jedoch ein Problem mit der Legalität. Im Vereinigten Königreich wurde kürzlich das UK Genetic Technology (Precision Breeding) Act verabschiedet, was bedeutet, dass gentechnisch veränderte Pflanzen legal sind. Allerdings sind gentechnisch veränderte Pflanzen in vielen Ländern immer noch verboten. Dies könnte die Entwicklung solcher R-Gene erschweren. Da sich die Gesetze auf der ganzen Welt ändern, werden solche Methoden immer verfügbarer.

Insgesamt glaubt Gurr, dass Landwirte ihre Ernten schützen können, „indem sie sicherstellen, dass die Pflanzen besser vor Krankheiten geschützt sind – indem Landwirte krankheitsresistente Sorten anbauen und mit Fungiziden besprühen.“

„Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bekämpfung der Bedrohung der menschlichen Gesundheit durch Pilzkrankheiten eine stärkere Auseinandersetzung mit dem Problem und mehr Forschungsinvestitionen von Regierungen, Wohltätigkeitsorganisationen und Privatunternehmen erfordert.“

Quelle: Nature'Adressieren Sie die wachsende Dringlichkeit von Pilzkrankheiten in Nutzpflanzen'Veröffentlicht am: 2. Mai 2023DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01465-4Autoren: E. Stukenbrock und S. Gurr

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